JP2002090663A - 光ファイバ交換方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コストの低減、伝播ロスの抑制、接続数
の拡大を容易に実現することができ、高出力レーザビー
ムに対しても耐性のある光ファイバ交換装置を提供する
ことにある。 【解決手段】 先端面にコリメートレンズ４１ａ〜４１
ｃが一体的に形成された送信側光ファイバ４２ａ〜４２
ｃと、その送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃと自由空間
４３を介して対峙し、各先端面にコリメートレンズ４４
ａ〜４４ｃがそれぞれ一体的に形成された複数の受信側
光ファイバ４５ａ〜４５ｃと、前記送信側光ファイバ４
２ａ〜４２ｃから出射されてコリメートレンズ４１ａ〜
４１ｃにより平行光とした光信号の伝播方向を自由空間
４３で制御し、複数の受信側光ファイバ４５ａ〜４５ｃ
のうちから選択された任意の受信側光ファイバにコリメ
ートレンズを介して前記光信号を入射させる光偏向器５
４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ交換方法
および装置に関し、詳しくは、光ファイバ通信網におい
て、送信側光ファイバから出力される光信号を複数の受
信側光ファイバのうちのいずれかの受信側光ファイバに
選択的に伝送するために前記受信側光ファイバを切り換
え接続する光ファイバ交換方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、広い伝送帯域を持つ単一モー
ド光ファイバは、大量のデータを搬送する光ファイバ通
信網の媒体として広く普及するに及んでいるが、この種
の光ファイバ通信網においては、多数の光ファイバのう
ちから選択された光ファイバ同士を切り換え接続するた
めの光ファイバ交換装置が必要とされている。

【０００３】現時点で実用化されている光ファイバ交換
装置は、一つの送信側光ファイバと複数の受信側光ファ
イバのうちから選択された任意の受信側光ファイバとの
間で、送信側光ファイバから出射された光信号を一旦電
気信号に変換し、その電気信号を再度光信号に変換し直
して受信側光ファイバに入射するようにしている。

【０００４】しかしながら、この光ファイバ交換装置で
は、送信側光ファイバから出射される光信号を一旦電気
信号に変換し、かつ、その電気信号を再度光信号に変換
して受信側光ファイバに入射しなければならず、光信号
と電気信号間での変換により応答速度に制約があった
り、異なった波長帯にそれぞれの信号を割り当てること
によって一つ以上の信号を共通の伝送路で送信する波長
多重通信などの高度な光通信に対応するには制約があっ
た。

【０００５】そこで、光信号を電気信号に変換すること
なく、送信側光ファイバから出力される光信号をそのま
ま任意の受信側光ファイバに伝送し得るように光ファイ
バ同士を切り換え接続する光ファイバ交換装置が必要と
されている。この種の光ファイバ交換装置は、現時点で
いまだ実用化されておらず、以下のような提案がなされ
ているに過ぎない。

【０００６】 図５に示す光ファイバ交換装置は、多
数の光ファイバ１が束ねられたファイバアレー２の前方
に、多数のマイクロレンズ３が形成されたレンズアレー
４を配置し、そのレンズアレー４の前方に二つの可動ミ
ラー５，６とその可動ミラー５，６の側方に固定ミラー
７とを配置した構成を有する。レンズアレー４は、その
各マイクロレンズ３がファイバアレー２の各光ファイバ
１と光軸を一致させてファイバアレー２とは別体で配置
されている。

【０００７】この光ファイバ交換装置では、ファイバア
レー２のうちの一つの光ファイバ１（図中の符号１ａ）
から出射された光信号は、レンズアレー４のマイクロレ
ンズ３により長い焦点で集光されながら可動ミラー５で
反射し、その反射した光信号を固定ミラー７で反射さ
せ、さらに、可動ミラー６で反射させてファイバアレー
２のうちから選択された他の光ファイバ１（図中の符号
１ｅ）にレンズアレー４のマイクロレンズ３を介して入
射させる。

【０００８】なお、マイクロレンズ３により長い焦点で
集光させるのは、そのマイクロレンズ３と可動ミラー
５，６との離間距離が大きい場合に光信号が弱化してロ
スが大きくなることを防止するためである。また、ファ
イバアレー２のうち、いずれの光ファイバ１が送信側ま
たは受信側となるかにより、二つの可動ミラー５，６を
それぞれ角度変更することにより対応可能である。

【０００９】 図６に示す光ファイバ交換装置は、格
子状に導波路１１を組み合わせた平面光伝送路１２の交
差部１３に４５°の角度で溝１４を形成し、その溝１４
に屈折率整合液１５を満たして、交差部１３をヒータ等
で加熱することによりバブル１６（泡）を発生させる構
造を具備する。この平面光伝送路１２の交差部１３の溝
１４に屈折率整合液１５が満たされておれば、導波路１
１を通る光信号は交差部１３を直進する。一方、交差部
１３を加熱することにより溝１４内にバブル１６を発生
させると、導波路１１を通る光信号はバブル１６が発生
した交差部１３で全反射して９０°屈曲した導波路１１
へ進行する。

【００１０】 図７に示す光ファイバ交換装置は、光
ファイバ自体を外部機構で機械的に移動させて光ファイ
バ同士を切り換え接続するものである。つまり、一方の
光ファイバ２１の先端部を、固定ベース２２上にスライ
ド可能に装着された可動台２３上に固定し、この可動台
２３をスライドさせることにより、一方の光ファイバ２
１を他方の複数（図では二つ）の光ファイバ２４ａ，２
４ｂのうちから選択された光ファイバ２４ｂに切り換え
接続する。

【００１１】 図８に示す光ファイバ交換装置は光干
渉を用いたものであり、二つの導波路３１ａ，３１ｂの
前方を合流させ、その合流点３２から分岐させた一方の
導波路３１ａに位相シフタ３３を設け、分岐した二つの
導波路３１ａ，３１ｂを再度合流させ、その合流点３４
から二つの導波路３１ａ，３１ｂに再度分岐させた平面
伝送路３５を有する。この導波路３１ａ，３１ｂに入力
された二つの光信号は、最初の合流点３２で混合された
後、一方の導波路３１ａを進行する光信号が位相シフタ
３３により位相ずれし、再度の合流点３４で生じる干渉
により、一方の導波路３１ｂに光信号が出力され、他方
の導波路３１ａに光信号が出力されないようにしてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、送信側光フ
ァイバから出力される光信号をそのまま任意の受信側光
ファイバに伝送し得るように光ファイバ同士を切り換え
接続する従来の光ファイバ交換装置では、以下のような
問題があった。

【００１３】の光ファイバ交換装置では、送信側光フ
ァイバと受信側光ファイバ間に可動ミラー５，６や固定
ミラー７を必要とするため、構成部品点数が多く、設備
コストが高く、また、ファイバアレー２の前方に別体の
レンズアレー４を位置決め配置しなければならないの
で、各光ファイバ１と各マイクロレンズ３との光軸合わ
せが非常に困難であり、光軸ずれによる品質および信頼
性の低下やコストアップを招来する。

【００１４】の光ファイバ交換装置では、格子状に導
波路１１を組み合わせた平面光伝送路１２の交差部１３
に溝１４を形成し、屈折率整合液１５を満たした溝１４
からなる交差部１３をヒータ等で加熱してバブル１６を
発生させる構造が非常に複雑で高価なものとなってお
り、光ファイバ通信網に組み込むにはコストアップを招
来する。また、光信号が透過する交差部と全反射する交
差部とで伝播ロスに大きな差が生じる。

【００１５】の光ファイバ交換装置では、一方の光フ
ァイバ２１の先端を移動させて他方の光ファイバ２４
ａ，２４ｂと光結合させなければならず、相互の光ファ
イバ２１と２４ａまたは２４ｂとの先端部位置合わせが
非常に困難であり、大きな伝播ロスが発生する可能性が
あり、高精度の切り換え接続が困難である。また、一方
の光ファイバ２１の先端を移動させるための機構とし
て、固定ベース２２および可動台２３、可動台２３を移
動させるための駆動源（図示せず）を必要とする点でコ
ストアップを招来する。

【００１６】の光ファイバ交換装置では、二つの導波
路３１ａ，３１ｂからなる平面伝送路３５を具備する点
で、導波路の設置数を増加させることが困難であり、少
ない接続数に制限されるという制約がある。また、位相
シフタ３３のような高価な部品を必要とする点でコスト
アップを招来する。

【００１７】以上のように各光ファイバ交換装置では、
設備コストの低減が困難であり、大きい伝播ロスが発生
し、少ない接続数に制約されるなど、多くの問題点を抱
えているというのが現状である。また、特に、今後の光
ファイバ通信網においては、その通信網内での状況診断
などを行うために高出力のレーザビームを通信網内で伝
播させる必要が予想されるため、このような高出力レー
ザビームに対しても耐性のある光ファイバ交換装置が要
望されている。

【００１８】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、設備コストの
低減、伝播ロスの抑制、接続数の拡大を容易に実現する
ことができ、高出力レーザビームに対しても耐性のある
光ファイバ交換方法および装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明に係る光ファイバ交換方法
は、先端面にコリメートレンズが一体的に形成された送
信側光ファイバと複数の受信側光ファイバとを自由空間
を介して対峙させ、前記送信側光ファイバから出射され
る光信号をコリメートレンズにより平行光とし、その平
行な光信号を自由空間で伝播させ、その自由空間で前記
光信号の伝播方向を制御することにより、複数の受信側
光ファイバのうちから選択された任意の受信側光ファイ
バにコリメートレンズを介して前記光信号を入射させる
ことを特徴とする（請求項１）。

【００２０】また、本発明に係る光ファイバ交換装置
は、先端面にコリメートレンズが一体的に形成された送
信側光ファイバと、その送信側光ファイバと自由空間を
介して対峙し、各先端面にコリメートレンズがそれぞれ
一体的に形成された複数の受信側光ファイバと、前記送
信側光ファイバから出射されてコリメートレンズにより
平行光とした光信号の伝播方向を自由空間で制御し、複
数の受信側光ファイバのうちから選択された任意の受信
側光ファイバにコリメートレンズを介して前記光信号を
入射させる光偏向手段とを具備したことを特徴とする
（請求項２）。

【００２１】なお、前記光偏向手段としては、送信側光
ファイバおよび各受信側光ファイバの前方に同軸的に配
置され、平行な光信号を光ファイバの光軸に対してＸＹ
方向に偏向可能とした光偏向器（請求項３）、あるい
は、送信側光ファイバおよび各受信側光ファイバの先端
に設けられ、そのファイバ先端を屈曲させることにより
自由空間での平行な光信号を偏向可能とするアクチュエ
ータ（請求項４）が好適である。

【００２２】本発明では、送信側光ファイバ及び受信側
光ファイバのそれぞれの先端面にコリメートレンズを一
体的に形成していることから、前記光ファイバを動かし
たとしても、光ファイバで出入射する光信号を光ファイ
バの動きに完全に追従させることができて高精度化が実
現可能となる。また、前記コリメートレンズの形状をレ
ーザアブレーション等を用いて修正することにより、高
精度で平行性を持つようなレンズ面形状に補正すること
も可能となる。

【００２３】また、本発明では、平行な光信号を自由空
間で伝播させるようにしているので、従来のような反射
光学系を必要とすることなく、すべて透過光学素子で構
成することができ、構造的にも著しく簡素化することが
できる。また、従来のような平面伝送路を使用しないた
め、偏光子などの各種の光学素子を少ない損失で自由空
間に挿入配置することもできる。

【００２４】以上のように本発明では、設備コストの低
減、伝播ロスの抑制、接続数の拡大などの実現が容易と
なり、今後の光ファイバ通信網において、その通信網内
での状況診断などを行うために高出力のレーザビームを
通信網内で伝播させる必要が生じたときでも、このよう
な高出力レーザビームに対しても耐性のある光ファイバ
交換装置が提供できてニーズに合致した迅速な対応が可
能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下に詳述す
る。

【００２６】図１に示す実施形態の光ファイバ交換装置
は、先端面にコリメートレンズ４１ａ〜４１ｃが一体的
に形成された複数（例えば３本）の送信側光ファイバ４
２ａ〜４２ｃと、その送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃ
と自由空間４３を介して対峙し、各先端面にコリメート
レンズ４４ａ〜４４ｃがそれぞれ一体的に形成された複
数（例えば３本）の受信側光ファイバ４５ａ〜４５ｃ
と、前記送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃから出射され
てコリメートレンズ４１ａ〜４１ｃにより平行光とした
光信号の伝播方向を自由空間４３で制御し、複数の受信
側光ファイバ４５ａ〜４５ｃのうちから選択された任意
の受信側光ファイバにコリメートレンズを介して前記光
信号を入射させる光偏向手段（後述）とを具備する。

【００２７】前記送信側および受信側の両光ファイバ４
２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端面にコリメートレ
ンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４ｃを形成する手法と
しては、光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの
先端面に紫外線硬化樹脂材を被着させ、その紫外線硬化
樹脂材の前面に、レンズ転写面が形成された転写体を押
し当てた状態でその転写体を透過させた紫外線の照射に
より前記紫外線硬化樹脂材を硬化させ、レンズ転写面に
より紫外線硬化樹脂材の前面にレンズ面を転写したもの
である。このようにすれば、光ファイバ４２ａ〜４２
ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端に一体化したコリメートレン
ズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４ｃを簡易に形成するこ
とができ、レンズ面形成のコスト低減化が図れる。

【００２８】また、別の手法としては、光ファイバ４２
ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端面に紫外線硬化樹脂
材を注射器などの専用治具により被着させれば、その紫
外線硬化樹脂材の表面張力により紫外線硬化樹脂材の前
面が凸面形状をなす。但し、紫外線硬化樹脂材の被着量
や表面張力などの諸条件を適宜設定する必要があり、例
えば、表面張力の大きい紫外線硬化樹脂材を使用すれ
ば、曲率が小さい凸面形状となり、逆に表面張力の小さ
い紫外線硬化樹脂材を使用すれば、曲率が大きい凸面形
状となる。そして、前記紫外線硬化樹脂材の前面に紫外
線を照射することにより、紫外線硬化樹脂材を硬化させ
てその前面にレンズ面を形成する。このようにすれば、
光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端に一
体化したコリメートレンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４
４ｃを簡易に形成することができ、レンズ面形成のコス
ト低減化が図れるだけでなく、レンズ転写面が形成され
た転写体が不要となってレンズ面形成のより一層の簡略
化が図れる。

【００２９】なお、長距離幹線系に広く利用される単一
モード（ＳＭ）光ファイバの場合、そのコア径が５〜１
０ミクロンと非常に細いものであるため、前記コリメー
トレンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４ｃの形成は、光
ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端を筒状
部材の内部に挿入し、その筒状部材の内部にエポキシ樹
脂などを充填することにより光ファイバ４２ａ〜４２
ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端部を埋設し、その光ファイバ
４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃのコア前方にある空間
部に前記紫外線硬化樹脂材を注入して前述した手法によ
ってレンズ面を形成することになる。

【００３０】このコリメートレンズ４１ａ〜４１ｃ，４
４ａ〜４４ｃは、そのレンズ面が必ずしも高精度である
必要はなく、光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５
ｃから出射された光信号を平行光にし得る精度を有して
おれば十分であり、前記光信号の制御は、後述する光偏
向手段により可能である。従って、紫外線硬化樹脂材を
注入するレンズ面形成方法以外の手法として、光ファイ
バ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端面に直接的に
コリメートレンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４ｃを接
着材などで固着するようにしてもよい。

【００３１】このように送信側光ファイバ４２ａ〜４２
ｃ及び受信側光ファイバ４５ａ〜４５ｃのそれぞれの先
端面にコリメートレンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４
ｃを一体的に形成していることから、前記光ファイバ４
２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃを動かしたとしても、光
ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃで出入射する
光信号を光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの
動きに完全に追従させることができる。

【００３２】また、前記コリメートレンズ４１ａ〜４１
ｃ，４４ａ〜４４ｃの形状をレーザアブレーション等を
用いて修正することにより、高精度な平行性を持つレン
ズ面形状に補正することも可能となる。つまり、レンズ
面の形成後、紫外線硬化樹脂材のレンズ面の透過波面を
モニタリングしながら、そのモニタリング情報に基づい
て前記レンズ面を短波長紫外線ビームの照射により非接
触でエッチングして最適な透過波面となる形状に前記レ
ンズ面を補正する。

【００３３】このように紫外線硬化樹脂材のレンズ面の
透過波面をモニタリングしながら、そのモニタリング情
報に基づいて前記レンズ面を短波長紫外線ビームの照射
により非接触でエッチングすることにより、最適な透過
波面をリアルタイムで目標として設定することができて
光軸合わせやレンズ面の調整が容易に行なえる。

【００３４】レンズ面の透過波面のモニタリングは、光
ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃからコリメー
トレンズ４１ａ〜４１ｃ，４４ａ〜４４ｃを介して出射
された光信号を測定光とし、前記光ファイバ４２ａ〜４
２ｃ，４５ａ〜４５ｃから前記コリメートレンズを介さ
ずに出射された光信号を参照光として、両者の干渉をカ
メラで撮像してその画像処理により行われる。なお、レ
ンズ面の波面測定は、シャックハルトマン波面計測器を
利用することも可能である。

【００３５】一方、このモニタリングに基づくレーザア
ブレーションは、レーザ発振器から照射される短波長紫
外線ビームにより行われる。このレーザ発振器は、例え
ば１１０〜２２０ｎｍの短波長を有する紫外線レーザを
光源とするもので、その紫外線レーザとしては、１９３
ｎｍの短波長のＡｒＦからなるエキシマレーザや１５３
ｎｍの短波長のフッ素レーザが好適であり、その他水素
レーザ等が使用可能である。尚、前記レーザ発振器以外
にも、ＡｒＦ紫外線ランプ等の紫外線ランプを光源とし
て紫外線ビームを照射する構造のものであっても使用可
能である。また、空気中での吸収が大きい真空紫外線光
源を使用する場合には、系全体を容器の中に設置し、Ａ
ｒガス等でガス置換するか真空に排気して使用する。

【００３６】送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃと受信側
光ファイバ４５ａ〜４５ｃとの間に位置する自由空間４
３には光偏向手段が配設されている。図１の実施形態で
は、各光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先
端部の前方に、平行な光信号を光ファイバ４２ａ〜４２
ｃ，４５ａ〜４５ｃの光軸に対してＸＹ方向に偏向可能
とする光偏向器４６ａ〜４６ｃ，４７ａ〜４７ｃが同軸
的に配置されている。

【００３７】この光偏向器４６ａ〜４６ｃ，４７ａ〜４
７ｃは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようにガラスやプラ
スチック製の透明な固定板４８と可動板４９との間に、
その固定板４８および可動板４９と屈折率が異なる光透
過性樹脂材５２を気密的に充填・封入したものであり、
固定板４８と可動板４９間（例えば固定板４８及び可動
板４９の四隅）に設けられた圧電素子５３により、固定
板４８に対して可動板４９をＸＹ方向に傾動可能として
いる。

【００３８】この可動板４９の傾動により光信号をＸＹ
方向に偏向可能にしてその伝播方向を制御するようにし
ている。つまり、固定板４８と可動板４９間で透過する
光信号は、固定板４８、可動板４９及び樹脂材５２の屈
折率の違いにより内部を屈折しながら透過し、可動板４
９の傾動によりＸＹ方向の所定の向きに偏向させること
が可能となっている。

【００３９】この実施形態の光ファイバ交換装置では、
複数の送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃのうち、例えば
一つの送信側光ファイバ４２ａから出射された光信号を
コリメートレンズ４１ａにより平行光とし、その平行な
光信号を送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃと受信側光フ
ァイバ４５ａ〜４５ｃ間の自由空間４３で伝播させる。
このとき、その自由空間４３で前記光信号の伝播方向を
両光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの前方に
位置する光偏向器４６ａ〜４６ｃ，４７ａ〜４７ｃによ
り制御する。

【００４０】つまり、送信側光ファイバ４２ａのコリメ
ートレンズ４１ａから出た平行な光信号は、送信側の光
偏向器４６ａにより伝播方向が制御され、複数の受信側
光ファイバ４５ａ〜４５ｃのうちから選択された任意の
受信側光ファイバ、例えば一つの受信側光ファイバ４５
ｃの前方に位置する受信側の光偏向器４７ｃに向けて進
行する。この受信側の光偏向器４７ｃにより受けた光信
号は、その伝播方向が制御されて受信側の光ファイバ４
５ｃにコリメートレンズ４７ｃを介して入射される。

【００４１】この送信側光ファイバ４２ａから出射され
る光信号を、前述した一つの受信側光ファイバ４５ｃか
ら他の受信側光ファイバ４５ｂに切り換え交換するに際
しては、前記送信側光ファイバ４２ａから出射される光
信号を光偏向器４６ａにより伝播方向を制御（可動板４
９の傾動制御）して他の受信側光ファイバ４５ｂの光偏
向器４７ｂに向けて進行させ、その光偏向器４７ｂによ
り受けた光信号は、その伝播方向が制御されて他の受信
側光ファイバ４５ｂにコリメートレンズ４４ｂを介して
入射される。

【００４２】図１の実施形態では、光偏向手段として、
光偏向器４６ａ〜４６ｃ，４７ａ〜４７ｃを使用した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されること
なく、例えば、図３に示す実施形態のように光偏向手段
として、光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの
先端部を屈曲させるマイクロアクチュエータ５４ａ〜５
４ｃ，５５ａ〜５５ｃを使用することも可能である。

【００４３】この図３の実施形態におけるマイクロアク
チュエータ５４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃは、図４
（ａ）（ｂ）に示すように送信側および受信側の光ファ
イバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端部外周に９
０°等間隔配置された形状記憶合金製の偏向材５６，５
７からなる。このマイクロアクチュエータ５４ａ〜５４
ｃ，５５ａ〜５５ｃでは、Ｘ方向で１８０°反対部位に
装着された二つの偏向材５６のうちのいずれか一方の偏
向材を、通電などによる加熱でもって光軸方向に膨張さ
せると、その膨張した偏向材と反対側のＸ方向に光ファ
イバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ〜４５ｃが屈曲する。同様
に、Ｙ方向で１８０°反対部位に装着された二つの偏向
材５７のうちのいずれか一方の偏向材を、通電などによ
る加熱でもって光軸方向に膨張させると、その膨張した
偏向材と反対側のＹ方向に光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，
４５ａ〜４５ｃが屈曲する。

【００４４】このようにして、光ファイバ４２ａ〜４２
ｃ，４５ａ〜４５ｃの先端部は、マイクロアクチュエー
タ５４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃの各偏向材５６，５
７によりＸＹ方向自由に屈曲させることが可能であり、
これにより、複数の送信側光ファイバ４２ａ〜４２ｃの
うち、例えば一つの送信側光ファイバ４２ａから出射さ
れた光信号をコリメートレンズ４１ａにより平行光と
し、その平行な光信号を送信側光ファイバ４２ａ〜４２
ｃと受信側光ファイバ４５ａ〜４５ｃ間の自由空間４３
で伝播させる。このとき、その自由空間４３で前記光信
号の伝播方向を、両光ファイバ４２ａ〜４２ｃ，４５ａ
〜４５ｃの先端部に装着されたマイクロアクチュエータ
５４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃにより制御する。

【００４５】つまり、送信側光ファイバ４２ａのコリメ
ートレンズ４１ａから出た平行な光信号は、マイクロア
クチュエータ５４ａの駆動により光ファイバ４２ａの先
端部を屈曲させて伝播方向が制御され、複数の受信側光
ファイバ４５ａ〜４５ｃのうちから選択された任意の受
信側光ファイバ、例えば一つの受信側光ファイバ４５ｃ
のコリメートレンズ４４ｃに向けて進行する。このと
き、受信側光ファイバ４５ｃの先端部に装着されたマイ
クロアクチュエータ５５ｃによりその先端部が屈曲さ
れ、送信側光ファイバ４２ａの先端部に向けられる。し
たがって、自由空間４３を進行してきた光信号は、コリ
メートレンズ４４ｃを介して受信側の光ファイバ４５ｃ
に入射される。

【００４６】例えば、他の送信側光ファイバ４２ｃから
出射される光信号を、前述した受信側光ファイバ４５ｃ
と異なる他の受信側光ファイバ４５ｂに切り換え交換す
るに際しては、前記他の送信側光ファイバ４２ｃの先端
部をマイクロアクチュエータ５４ｃにより屈曲させ、そ
の光ファイバ４２ｃからコリメートレンズ４１ｃを介し
て出射される光信号の伝播方向を制御して他の受信側光
ファイバ４５ｂに向けて進行させる。一方、その受信側
光ファイバ４５ｂでも、そのマイクロアクチュエータ５
５ｂにより先端部を屈曲させて送信側光ファイバ４２ｃ
に向けることにより、自由空間４３を伝播してきた光信
号は、コリメートレンズ４４ｂを介して他の受信側光フ
ァイバ４５ｂに入射される。

【００４７】以上の実施形態で述べたように、平行な光
信号を自由空間４３で伝播させるようにしているので、
従来のような反射光学系を必要とすることなく、すべて
透過光学素子で構成することができ、構造的にも著しく
簡素化することができる。また、従来のような平面伝送
路を使用しないため、偏光子などの各種の光学素子を少
ない損失で自由空間に挿入配置することもできる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、光信号を電気信号に変
換することなく、送信側光ファイバから出力される光信
号をそのまま任意の受信側光ファイバに伝送し得るよう
に光ファイバ同士を切り換え接続する光ファイバ交換方
法および装置として、反射光学系や外部機構を必要とす
ることなく、すべて透過光学素子で構成することがで
き、構造的にも著しく簡素化することができるので、設
備コストの低減、伝播ロスの抑制、接続数の拡大を容易
に実現することができ、今後の光ファイバ通信網におい
ても、その通信網内での状況診断などを行うために用い
られる高出力レーザビームに対して耐性のあるものが提
供でき、光ファイバ通信網の発展に迅速に対応すること
ができてその実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１の光偏向器の概略構成を示し、（ａ）は正
面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｃ）
は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図４】（ａ）は図３の実施形態において、マイクロア
クチュエータを装着した光ファイバの先端を示す拡大
図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図５】反射光学系を用いた従来の光ファイバ交換装置
を示す概略構成図である。

【図６】格子状に組み合わせた平面光伝送路を用いた従
来の光ファイバ交換装置を示す概略構成図である。

【図７】光ファイバ自体を移動させる外部機構を用いた
従来の光ファイバ交換装置を示す概略構成図である。

【図８】光干渉を用いた従来の光ファイバ交換装置を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

４１ａ〜４１ｃ コリメートレンズ ４２ａ〜４２ｃ 送信側光ファイバ ４３ 自由空間 ４４ａ〜４４ｃ コリメートレンズ ４５ａ〜４５ｃ 受信側光ファイバ ４６ａ〜４６ｃ，４７ａ〜４７ｃ 光偏向器（光偏向手
段） ５４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃ アクチュエータ（光
偏向手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椿本 孝治 大阪府吹田市山田丘２−６ 大阪大学レー ザー核融合研究センター内 (72)発明者 玉村 寿 東京都品川区北品川５丁目９番31号 ソニ ー・テクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA32 CA08 CA13 2H041 AA16 AA18 AB19 AB38 AC08 AZ02 AZ05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端面にコリメートレンズが一体的に形
   成された送信側光ファイバと複数の受信側光ファイバと
   を自由空間を介して対峙させ、前記送信側光ファイバか
   ら出射される光信号をコリメートレンズにより平行光と
   し、その平行な光信号を自由空間で伝播させ、その自由
   空間で前記光信号の伝播方向を制御することにより、複
   数の受信側光ファイバのうちから選択された任意の受信
   側光ファイバにコリメートレンズを介して前記光信号を
   入射させることを特徴とする光ファイバ交換方法。
2. 【請求項２】 先端面にコリメートレンズが一体的に形
   成された送信側光ファイバと、その送信側光ファイバと
   自由空間を介して対峙し、各先端面にコリメートレンズ
   がそれぞれ一体的に形成された複数の受信側光ファイバ
   と、前記送信側光ファイバから出射されてコリメートレ
   ンズにより平行光とした光信号の伝播方向を自由空間で
   制御し、複数の受信側光ファイバのうちから選択された
   任意の受信側光ファイバにコリメートレンズを介して前
   記光信号を入射させる光偏向手段とを具備したことを特
   徴とする光ファイバ交換装置。
3. 【請求項３】 前記光偏向手段は、送信側光ファイバお
   よび各受信側光ファイバの前方に同軸的に配置され、平
   行な光信号を光ファイバの光軸に対してＸＹ方向に偏向
   可能とした光偏向器であることを特徴とする請求項２に
   記載の光ファイバ交換装置。
4. 【請求項４】 前記光偏向手段は、送信側光ファイバお
   よび各受信側光ファイバの先端に設けられ、そのファイ
   バ先端を屈曲させることにより自由空間での平行な光信
   号を偏向可能とするアクチュエータであることを特徴と
   する請求項２に記載の光ファイバ交換装置。